ES2208387T3 - Circuito para la conexion y funcionamiento de aparatos conectados en serie con respecto a su tension de alimentacion en una instalacion de control y de transmision de datos. - Google Patents
Circuito para la conexion y funcionamiento de aparatos conectados en serie con respecto a su tension de alimentacion en una instalacion de control y de transmision de datos.Info
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Abstract
Dispositivo (1, 1¿, 1'''') para módulos (2, 2¿, 2'''') dispuestos en serie con respecto a la tensión de alimentación de una instalación de control y de transmisión de datos, especialmente para abonados del bus de un sistema de bus de automatización con - al menos una entrada de la tensión de alimentación (E, E¿, E'''') y una salida de la tensión de alimentación (A, A¿, A'''') asociada, caracterizado por - una instalación (3, 3¿, 3'''') para la conexión de la entrada de la tensión de alimentación con la salida de la tensión de alimentación en caso de reacción a una - instalación (4, 4¿, 4'''') para la determinación de al menos una variable eléctrica en la salida de la tensión de alimentación.
Description
Circuito para la conexión y funcionamiento de
aparatos conectados en serie con respecto a su tensión de
alimentación en una instalación de control y de transmisión de
datos.
La invención se refiere a un dispositivo para
módulos, dispuestos en serie con respecto a la tensión de
alimentación, de una instalación de control y de transmisión de
datos, especialmente para abonados del bus en un sistema de bus de
automatización.
Los módulos de una instalación de control y de
transmisión de datos, es decir, los componentes y aparatos
eléctricos que se utilizan, por ejemplo, para la constitución de un
sistema de bus de automatización, están conectados con frecuencia
unos detrás de otros en la tensión de alimentación. Con este fin,
los aparatos presentan, en general, una entrada de la tensión de
alimentación y una salida de la tensión de alimentación asociada a
ésta, siendo conectado en esta última el aparato siguiente con su
entrada de la tensión de alimentación. Si un aparato individual de
un número de aparatos de este tipo conectados en serie presenta un
cortocircuito, entonces se interrumpe, en general, la tensión de
alimentación para todos los aparatos o bien no se puede poner en
funcionamiento toda la cadena de aparatos o módulos, puesto que la
fuente de alimentación reduce su tensión de salida en virtud del
cortocircuito, de modo que se pone en dude la función de aparatos
individuales. Además, es imposible realizar un diagnóstico de
errores, puesto que no todos los aparatos están disponibles. El
aparato defectuoso solamente se puede determinar retirando todos
los aparatos de la serie y poniéndolos en funcionamiento uno a
uno.
Sin embargo, un modo de proceder de este tipo es
extremadamente intensivo de trabajo y costoso de tiempo para el
funcionamiento de los sistemas de bus de automatización muy
complejos empleados actualmente.
El documento EP 0 551 114 publica un dispositivo
para la transmisión de información, en el que cada estación de base
con sus consumidores presenta dos lados de conexión para la
alimentación de energía. En el caso de una sobrecarga o bien de un
cortocircuito, se separa un lado de conexión. La estación de base
puede ser alimentada entonces en adelante con tensión a través del
otro lado de conexión. En este dispositivo es un inconveniente que
son necesarios dos lados de conexión para la alimentación de
energía.
Por lo tanto, el cometido de la invención es
preparar un dispositivo con el que se pueden conectar de una manera
funcionalmente segura módulos, conectados en serie con respecto a su
tensión de alimentación, de una instalación de control y de
transmisión de datos, sin que exista el peligro de que falle
totalmente toda la instalación o al menos secciones mayores y no
son necesarias varias conexiones o instalaciones para la
alimentación de la tensión del dispositivo.
Este cometido se soluciona a través de un
dispositivo con las características de la reivindicación 1, una
instalación de control y de transmisión de datos con las
características de la reivindicación 11 y con un procedimiento para
la conexión y funcionamiento de un dispositivo de este tipo según
la reivindicación 13.
De acuerdo con ello, el dispositivo según la
invención presenta al menos una entrada de tensión de alimentación
y al menos una salida de la tensión de alimentación asociada a
ella, donde comprende al menos una primera instalación para la
conexión soltable de la entrada de la tensión de alimentación con la
salida de la tensión de alimentación asociada así como una segunda
instalación para la detección de una carga eléctrica y/o para la
detección de la corriente de alimentación. Como reacción a la
detección de la carga eléctrica y/o de la corriente de alimentación
se puede conectar la salida de la tensión de alimentación con la
entrada de la tensión de alimentación. Si se comprueba, por
ejemplo, la existencia de un cortocircuito en la salida de la
tensión de alimentación, entonces ésta no es conectada con la
entrada de la tensión de alimentación, con lo que se puede evitar
con seguridad una sobrecarga de la instalación, que acondiciona la
tensión de alimentación. En cambio, si no se comprueba la
existencia de ninguna sobrecarga o de ningún cortocircuito, entonces
se conecta la salida de la tensión de alimentación con la entrada
de la tensión de alimentación y, por lo tanto, se conecta el
módulo, que se encuentra en la salida de la tensión de alimentación,
en la tensión de alimentación.
Además, de esta manera se puede asegurar que
solamente sea separado de la tensión de alimentación el módulo o
línea de conexión que ha generado el cortocircuito o la sobrecarga,
así como los módulos conectados aguas abajo del lugar del fallo. A
tal fin, cada uno de los módulos dispuestos en serie con respecto a
la tensión de alimentación puede presentar un dispositivo según la
invención. Este dispositivo está conectado aguas arriba o aguas
abajo del módulo respectivo con relación a la tensión de
alimentación. De esta manera, todos los módulos que se encuentran en
uso y que están conectados en serie con respecto a la tensión de
alimentación se pueden reequipar con el dispositivo según la
invención. No obstante, también se puede prever que el dispositivo
según la invención esté integrado directamente en el módulo, por
ejemplo en un abonado de bus, lo que posibilita un tipo de
construcción compacto del dispositivo según la invención con un
módulo de la instalación y de transmisión de datos.
Adicionalmente, se puede determinar fácilmente el
lugar del fallo en un módulo dispuesto en serie por medio del
dispositivo según la invención, puesto que los módulos que están
dispuestos aguas arriba del lugar del fallo se pueden continuar
manteniendo en funcionamiento, sin que se interrumpa la tensión de
alimentación.
Según los requerimientos, como instalación para
la conexión soltable de la entrada de la tensión de alimentación
con la salida de la tensión de alimentación asociada se puede
emplear un relé, un interruptor de protección y/o un conmutador de
semiconductores. El interruptor utilizado separa en este caso en su
posición de reposo la entrada de la tensión de alimentación de la
salida de la tensión de alimentación asociada. Un conmutador de
semiconductores tiene en este caso la ventaja de que está libre de
mantenimiento y se puede activar fácilmente eléctrica o
electrónicamente.
Si el dispositivo según la invención está
ajustado para la conexión al bus de automatización, entonces el
dispositivo puede ser activado también directamente a través del
sistema de control del sistema de bus de automatización. Por
ejemplo, de esta manera, el sistema de control puede desconectar o
conectar directamente un módulo determinado a través de la tensión
de alimentación. Adicionalmente, se posibilita un tráfico de datos
entre el sistema de control y el dispositivo según la
invención.
Para adaptar el dispositivo según la invención a
las necesidades respectivas del módulo asociado, puede estar
incluida una instalación de memoria para la memorización de los
parámetros de las instalaciones del dispositivo. Por ejemplo, los
parámetros comprenden un valor límite predeterminado de la corriente
de alimentación y/o de la carga eléctrica, con las que la primera
instalación separa la salida de la tensión de alimentación de la
entrada de la tensión de alimentación. Esta fijación de los
parámetros se puede realizar de una manera más ventajosa manualmente
en el dispositivo propiamente dicho y/o a través del bus de
automatización. Como ya se ha explicado anteriormente, el
dispositivo puede estar integrado directamente en el módulo
asociado, es decir, en el módulo a asegurar. Esto tiene
especialmente la ventaja de que una interfaz de bus del módulo, que
eventualmente ya está presente, por ejemplo la interfaz de un
abonado del bus del sistema de bus de automatización, se puede
utilizar también para el dispositivo según la invención para la
conexión al bus.
De una manera más ventajosa, el dispositivo según
la invención puede presentar, respectivamente, entradas y salidas
de la tensión de alimentación separadas para la lógica como también
para la instalación de activación / sensora del módulo asociado,
con lo que se posibilita una separación con respecto a la tensión de
alimentación para los circuitos lógicos como también para los
circuitos de la instalación de activación / sensora del módulo
asociado. Puesto que las salidas respectivas de la tensión de
alimentación son controladas por interruptores independientes, por
ejemplo un fallo de la instalación de activación / sensora puede
mantener en funcionamiento, al menos en una medida limitada, el
módulo respectivo por medio de los circuitos lógicos, por ejemplo
para fines de diagnóstico.
El dispositivo según la invención se puede
utilizar de múltiples maneras para la constitución de un sistema de
bus de automatización, especialmente para la constitución de un
sistema de bus de automatización en serie. Para la simplificación de
la representación, se parte en primer lugar de que el dispositivo
según la invención comprende el módulo propio asociado al mismo. A
este respecto, es equivalente el modo de consideración de que el
dispositivo según la invención está integrado en el módulo.
No obstante, como se ha explicado anteriormente y
se ilustra a continuación en la descripción de algunos ejemplos de
realización, la invención no está limitada a ello, puesto que, en
principio, aguas arriba o aguas abajo de cualquier módulo dispuesto
en serie, con respecto a la tensión de alimentación, de una
instalación de control y de transmisión de datos se puede conectar
un dispositivo según la invención. De esta manera, cualquier
instalación de control y de transmisión de datos discrecional se
puede reequipar con dispositivos según la invención, disponiendo un
dispositivo según la invención aguas arriba o aguas abajo del
módulo respectivo con respecto a la tensión de alimentación.
En el caso más sencillo, un módulo, que comprende
un dispositivo según la invención, está dispuesto, con respecto a su
tensión de alimentación, eléctricamente en serie con otro módulo,
estando conectado el otro módulo aguas abajo del primer módulo
mencionado. En el caso de un fallo, por ejemplo una sobrecarga o un
cortocircuito en el módulo conectado aguas abajo, se separa la
salida de la tensión de alimentación del primer módulo y, por lo
tanto, también la entrada de la tensión de alimentación del módulo
conectado aguas abajo a través del dispositivo según la invención de
la tensión de alimentación, de manera que el primer módulo puede
permanecer en funcionamiento. En principio, de esta manera se
pueden asegurar un número discrecional de módulos dispuestos en
serie de un sistema de bus de automatización con respecto a la
tensión de alimentación. Se consigue un aseguramiento óptimo a
través del dispositivo según la invención cuando todos los módulos
conectados en serie, excepto el último, presentan un dispositivo
según la invención. No obstante, cuando el dispositivo según la
invención la invención está dispuesto en el módulo esencialmente
aguas arriba de los circuitos propiamente dichos, es decir, de los
consumidores del módulo, en los que puede aparecer una sobrecarga o
un cortocircuito, también este último módulo debería estar
configurado en serie con el dispositivo según la invención, puesto
que se reconoce un fallo a través de los consumidores del módulo
por medio del dispositivo según la invención asociado y se elimina a
través de la separación de la tensión de alimentación, de modo que
pueden continuar funcionando todos los módulos conectados aguas
arriba.
Si se produce una sobrecarga en el funcionamiento
o se excede una corriente límite de alimentación predeterminada,
entonces a través del dispositivo según la invención se puede
separar la salida de la tensión de alimentación de la entrada de la
tensión de alimentación asociada, de modo que pueden continuar
funcionando los módulos o aparatos que están conectados aguas arriba
de este módulo. La instalación para la detección de la corriente de
alimentación que fluye puede estar ajustada en este caso, por
ejemplo por medio de una formación de la corriente diferencial,
también para el reconocimiento de una conexión a tierra.
En otra forma de realización de la invención es
posible también que en el caso de un fallo, se conecte la salida de
la tensión de alimentación, con corriente limitada, con la entrada
de la tensión de alimentación, de manera que, por una parte, en
determinadas circunstancias, pueden continuar funcionando al menos
parcialmente los módulos siguientes y, por otra parte, existe el
peligro de que los módulos conectados aguas arriba fallen en virtud
de una sobrecarga de la instalación de la tensión de alimentación,
puesto que se interrumpe la tensión de alimentación. Un caso de
fallo de este tipo comprende la aparición de una sobrecarga
eléctrica, pero no un cortocircuito "duro", en el que se
interrumpiría la alimentación de la tensión a pesar de la limitación
de la corriente.
El dispositivo según la invención posibilita,
además, poner en funcionamiento con seguridad los aparatos o
módulos conectados en serie. Esto se puede realizar, según la forma
de realización de la invención, o bien de forma automática a través
de los módulos propiamente dichos por medio de la conexión
adicional sucesiva o de forma controlada por el control a través
del bus. El módulo adicional conectado en último lugar, cuyo
dispositivo según las invención no conecta una la entrada de la
tensión de alimentación con la salida de la tensión de alimentación
o solamente la conecta con corriente limitada, está configurado de
una manera más ventajosa para la emisión de un mensaje de fallo. En
este caso, el fallo es representado en el módulo respectivo o bien
en el dispositivo según la invención o se transmite un mensaje de
fallo al control a través del bus. Para preparar una identificación
rápida del lugar del fallo, el mensaje del fallo puede comprender
un dato para la identificación del módulo respectivo.
A continuación se explica la invención a través
de la descripción de algunas formas de realización sobre la base de
los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra en una representación
esquemática de bloques módulos dispuestos eléctricamente en serie de
un sistema de bus de automatización con dispositivos según la
invención asociados en el estado de reposo.
La figura 2 muestra los dispositivos de la figura
1 en la fase de conexión.
La figura 3 ilustra en un diagrama esquemático de
bloques dispositivos según la invención dispuestos eléctricamente
en serie con abonados del bus integrados, y
La figura 4 muestra en un diagrama de bloques
esquemática de nuevo un circuito en serie de dispositivos según la
invención con abonados del bus integrados, donde el primer
dispositivo presenta una instalación adicional para la detección de
la corriente de alimentación que fluye.
En la figura 1 se representa una primera forma de
realización del dispositivo según la invención y su disposición en
una instalación de control y de transmisión de datos, que es en el
presente caso un sistema de bus de automatización. La figura 1
representa un fragmento del sistema de bus de automatización, en el
que están dispuestos en serie varios abonados del bus 2, 2', 2''
con respecto a su tensión de alimentación. Entre estos módulos está
dispuesto, respectivamente, un dispositivo 1, 1', 1'' según la
invención. De esta manera, a cada abonado del bus está asociado un
dispositivo según la invención. No obstante, también es posible que
un dispositivo según la invención esté asociado a varios abonados
del bus que están dispuestos en serie con respecto a la tensión de
alimentación. En este caso, con respecto a la tensión de
alimentación, en el comienzo del dispositivo en serie está
dispuesto un dispositivo según la invención, aguas abajo del cual
están conectados los abonados del bus que están dispuestos en serie
a continuación.
Cada uno de los dispositivos según la invención
comprende al menos una entrada de la tensión de alimentación E, E',
E'' y una salida de la tensión de alimentación A, A', A'' asociada.
Entre la entrada y la salida de la tensión de alimentación
respectivas está dispuesta una instalación 3, 3', 3'', que puede
conectar la entrada respectiva con la salida asociada. La
instalación de conexión es activada por una instalación 4, 4', 4''
para la determinación de al menos una variable eléctrica en la
salida de la tensión de alimentación.
Según la invención, el concepto de salida de la
tensión de alimentación designa lugares sobre la conducción de la
tensión de alimentación, que están dispuestos aguas abajo del
conmutador de conexión del dispositivo según la invención. De una
manera correspondiente, el concepto de entrada de la tensión de
alimentación designa lugares sobre la conducción de la tensión de
alimentación, que están dispuestos aguas arriba del conmutador de
conexión del dispositivo según la invención. Naturalmente, en esta
definición están incluidas al mismo tiempo las eventuales
instalaciones de conexión para la conexión de los dispositivos
según la invención con conductores que conducen corriente.
Una instalación de conexión (3, 3', 3'') está
abierta para el caso de que no exista ninguna tensión de
alimentación en la entrada de la tensión de alimentación del
dispositivo según la invención. Si no está presente ninguna tensión
de alimentación en el primer dispositivo 1 según la invención, esto
afecta también a todos los dispositivos 1' y 1'' siguientes y todas
las instalaciones de conexión 3, 3' y 3'' están abiertas. En la
forma de realización representada, la instalación de conexión 3, 3',
3'' es un conmutador de semiconductores, que es activado por la
instalación 4, 4', 4''. Esta instalación 4, 4' y 4'',
respectivamente, para la determinación de una variable eléctrica es,
en el presente caso, una instalación que está configurada para la
detección de una carga eléctrica en la salida de la tensión de
alimentación. Si la carga determinada excede un valor
predeterminado, entonces permanece abierta la instalación de
conexión 3, 3', 3'' respectiva.
Los consumidores eléctricos del dispositivo 1, 2
y 1'', respectivamente, según la invención están conectados en este
caso en la entrada de la tensión de alimentación E, E' y E'',
respectivamente. Para la determinación de la carga eléctrica en la
salida de la tensión de alimentación se aplica una tensión reducida,
limitada en la corriente, en la salida de la tensión de
alimentación, que es tan reducida que no se pone en funcionamiento
el módulo siguiente, es decir, el abonado del bus siguiente. Las
instalaciones 4, 4', 4'' presentan, respectivamente, un dispositivo
de medición de la corriente, con el que la corriente que fluye
puede ser detectada a través de la salida de la tensión de
alimentación. Si el flujo calculado de la corriente excede un valor
predeterminado o incluso reacciona la limitación de la corriente,
entonces la alimentación de la corriente, que se encuentra en la
entrada respectiva de la tensión de alimentación, no se puede
conectar adicionalmente a la salida de la tensión de alimentación
asociada y la instalación de conexión 3, 3', y 3'', respectivamente,
es decir, el conmutador de semiconductores respectivo, permanece
abierto. De este modo, se reconoce con seguridad, por una parte, una
sobrecarga en la línea de la tensión de alimentación siguiente y,
además, a través del no cierre del conmutador de semiconductores,
se impide que se interrumpa la alimentación de la tensión para todos
los abonados del bus conectados en serie.
El modo de actuación del dispositivo según la
invención se muestra especialmente en el caso de conexión de la
alimentación de la tensión para la sección de bus mostrada en la
figura 1. La figura 2 representa el estado final para el caso de que
durante la conexión exista y se haya reconocido, por ejemplo, una
sobrecarga en el tercer consumidor 2'' aguas arriba del tercer
dispositivo 1'' según la invención. Durante la conexión de la
alimentación de la tensión para los abonados del bus 2, 2' y 2''
dispuestos en serie con respecto a la tensión de alimentación, la
tensión de alimentación se aplica en primer lugar en el primer
abonado del bus 2. En éste se conecta en bucle de esta manera la
tensión de alimentación y se encuentra, por lo tanto, también en el
dispositivo 1 según la invención. Se abre en primer lugar su
instalación de conexión 3, de manera que no existe ninguna tensión
de alimentación en su salida de la tensión de alimentación A y, por
lo tanto, no está conectado el abonado del bus 2' siguiente. Tan
pronto como se encuentra la tensión de alimentación en la entrada
de la tensión de alimentación del dispositivo 1, se ejecuta de
forma automática un procedimiento de conexión depositado en el
dispositivo. En este caso, se determina al menos la carga eléctrica
que se encuentra en la salida de la tensión de alimentación. Esto
se realiza aplicando una tensión reducida, limitada en la
corriente, en la salida de la tensión de alimentación A y
determinando el flujo de corriente generado de esta manera por medio
de la instalación 4. La tensión reducida en la forma de realización
descrita es sólo unos pocos voltios, por ejemplo 3 voltios
aproximadamente, por lo que está muy por abajo de los 24 voltios que
son requeridos por los abonados del bus, de manera que no se conecta
el abonado del bus 2' siguiente a través de la aplicación de la
tensión reducida.
Por medio de esta medida se verifica la línea de
la tensión de alimentación desde el dispositivo 1 hasta el abonado
del bus 2', así como la línea de alimentación de la tensión desde
este abonado del bus hasta el dispositivo 1' y el abonado del bus
2' propiamente dicho.
De esta manera, se determina una sobrecarga
eléctrica presente en virtud de un fallo o incluso un cortocircuito
dentro de las regiones mencionadas. En el presente caso, no existe
ninguna sobrecarga eléctrica, de manera que la instalación 3 para la
conexión de la entrada de la tensión de alimentación E con la
salida de la tensión de alimentación A asociada es activada de tal
forma que la instalación conecta la salida y la entrada entre sí de
tal forma que la tensión de alimentación solamente se encuentra en
toda la extensión en la salida de la tensión de alimentación A y,
por lo tanto, también en el segundo abonado del bus 2', con lo que
éste se conecta también. Como en el primer abonado del bus, se
conecta la tensión de alimentación de nuevo en bucle a través del
abonado del bus y de esta manera se encuentra en la entrada de la
tensión de alimentación E' del segundo dispositivo 1' según la
invención. También en el segundo dispositivo 2' se ejecuta ahora el
procedimiento de conexión descrito. Sin embargo, en este caso, se
reconoce una sobrecarga en el tercer consumidor 2''. En oposición a
la ejecución en el primer dispositivo 1 según la invención, la
instalación 3' del dispositivo 1' no es activada para la conexión
de la entrada de la tensión de alimentación con la salida de la
tensión de alimentación asociada, de manera que permanece abierta la
instalación 3'. De este modo, el dispositivo 1' según la invención
impide que debido a la sobrecarga fallen todos los abonados del bus
dispuestos en serie con respecto a la tensión de alimentación
debido a la sobrecarga de la fuente de alimentación de la tensión
de alimentación. En su lugar, se conectan solamente todos los
abonados del bus que se encuentran aguas arriba del lugar del fallo
con respecto a la disposición en serie. El dispositivo 1' conectado
sólo parcialmente en último lugar representa el fallo de conexión
aparecido por medio de una instalación de representación no
representada en la figura 2. Según la invención, un dispositivo
está conectado sólo parcialmente cuando el dispositivo está
alimentado, en efecto, con electricidad y en funcionamiento, pero
la instalación de conexión, aquí 3', está abierta. De la manera
descrita, es decir, por medio de una representación de fallo del
dispositivo según la invención no conectado totalmente, se puede
realizar con facilidad una búsqueda de fallos también en el caso de
una pluralidad de módulos dispuestos en serie con respecto a la
alimentación de la tensión, por ejemplo de abonados del bus.
Para poder adaptar el dispositivo según la
invención de una manera flexible a las necesidades respectivas,
especialmente a las corrientes de alimentación que dependen de los
abonados del bus respectivos, los dispositivos 1, 1' y 1''
comprenden, respectivamente, una instalación para la fijación de los
parámetros del dispositivo. Se puede ajustar manualmente, por
ejemplo, en los dispositivos respectivos, la carga eléctrica máxima
permitida en la salida de la tensión de alimentación, con la que se
fija el comportamiento de reacción de la instalación de conexión 3,
3', 3''.
Durante el funcionamiento, se detecta en la forma
de realización descrita por medio de la instalación 4, 4' y 4'',
respectivamente, la corriente de alimentación que fluye y en el
caso de que se exceda un valor predeterminado, se activa la
instalación 3, 3' y 3'' para soltar la conexión de la entrada de la
tensión de alimentación determinada fuera de la salida de la
tensión de alimentación asociada.
Otra forma de realización de la invención y su
empleo en un sistema de bus de automatización se muestra en la
representación esquemática de diagrama de bloques de la figura 3.
De nuevo, como parte de una instalación de control y de transmisión
de datos están dispuestos en serie tres dispositivos 1, 1' y 1''
según la invención, incluidos los abonados 2, 2' y 2'' asociados
con respecto a la tensión de alimentación. En este caso, el abonado
del bus está integrado, respectivamente, en el dispositivo según la
invención. En la forma de realización representada, los abonados del
bus respectivos, es decir, los consumidores eléctricos del abonado
del bus, están conectados eléctricamente aguas abajo de la
instalación respectiva para la detección de un cortocircuito 4, 4',
4'', de manera que el dispositivo según la invención verifica
también el abonado de bus asociado para la determinación de la
existencia de un cortocircuito. En la forma de realización de la
invención representada en la figura 3, la instalación 4, 4' y 4''
está configurada, respectivamente, para la detección de un
cortocircuito. A tal fin, esta instalación, cuando la instalación
de conexión 3, 3' y 3'', respectivamente, está abierta, imprime una
corriente predeterminada en la salida de la tensión de alimentación
respectiva. Un cortocircuito dispuesto aguas abajo de la salida de
la tensión de alimentación tiene como consecuencia una caída de la
tensión en la salida de la tensión de alimentación, que es
detectada. Como reacción al cortocircuito determinado, la
instalación de conexión permanece abierta en la línea de la tensión
de alimentación siguiente o en los abonados del bus siguientes, de
manera que en último término no se encuentra ninguna tensión en la
salida de la tensión de alimentación del dispositivo respectivo.
Esto se refiere, por lo tanto, también al abonado del bus contenido
en el dispositivo según la invención, de manera que tampoco éste se
conecta. Sin embargo, en otra forma de realización de la invención,
no todas las instalaciones o consumidores del abonado del bus se
encuentran aguas abajo de la instalación de conexión 3, 3' y 3''
respectiva, sino al menos parcialmente aguas arriba de la misma. De
acuerdo con ello, si se encuentra una tensión de alimentación en la
entrada de la tensión de alimentación, entonces el abonado del bus
está conectado al menos parcialmente. Esto se refiere especialmente
a una forma de realización especial de la invención, en la que la
conexión del bus del abonado del bus está dispuesta aguas arriba de
la instalación de conexión con respecto a su tensión de
alimentación, de manera que la conexión del bus es apta para
funcionar con la aplicación de una tensión en la entrada de la
tensión de alimentación. Esta conexión del bus del abonado del bus
se utiliza también para la fijación de los parámetros de la
instalación de conexión 3, 3' y 3''. A tal fin, el dispositivo según
la invención presenta en la forma de realización especial una
instalación de memoria para la memorización de la fijación de los
parámetros realizada a través del bus.
Con el procedimiento ya descrito anteriormente
para la conexión de dispositivos o bien de los abonados del bus se
reconoce, también en el cado representado en la figura 3, un
cortocircuito en la conexión de la tensión de alimentación entre el
segundo y el tercero dispositivo según la invención y, por lo tanto,
no se cierran las instalaciones de conexión 3' y 3'', con lo que no
se conectan los abonados del bus 2' y 2'' asociados. Sin embargo,
el primer dispositivo 1 según la invención, incluido el abonado del
bus 2 asociado, han sido conectados correctamente.
En la figura 4, con el dispositivo 1 según la
invención se designa otro desarrollo del dispositivo según la
invención. Las instalaciones para la determinación de una variable
eléctrica 4, 4', 4'' corresponden a las de la figura 3, es decir,
que un fallo en la línea de la tensión de alimentación siguiente o
en el abonado del bus siguiente es reconocido por medio de la
impresión de una corriente en la salida de la tensión de
alimentación respectiva. Además, los abonados del bus 2 asociados
respectivos están integrados en los dispositivos, no estando
representada la conexión del bus como en la figura 3. A diferencia
de los dispositivos según la invención de la figura 3, el primer
dispositivo 1 comprende, además, un dispositivo para la detección de
la corriente de alimentación que fluye. En este caso, esta
corriente de alimentación que fluye comprende, durante el
funcionamiento libre de fallos, al menos la corriente de
alimentación de los módulos dispuestos en serie y la corriente de
alimentación de los dispositivos según la invención asociados. La
instalación 5 está dispuesta, en la forma de realización descrita,
directamente detrás de la entrada de la tensión de alimentación E
del dispositivo 1, pero puede disponerse, por ejemplo, también en la
salida de la tensión de alimentación A del dispositivo. La
instalación mide la corriente de alimentación que fluye en el
funcionamiento del circuito en serie, representado sólo de forma
fragmentada, de dispositivos según la invención con los abonados del
bus asociados. Puesto que la instalación adicional está dispuesta
al comienzo del circuito en serie, se detecta en este caso de una
manera fiable una sobrecarga eléctrica o un cortocircuito después
de la conexión de todos los dispositivos dispuestos en serie con
módulos asociados. De esta manera se determina con seguridad una
necesidad de corriente elevada del circuito en serie durante el
funcionamiento de la instalación de control y de transmisión de
datos y se inician las medidas necesarias.
La instalación de detección de la corriente 5
está configurada para la activación de la instalación de conexión
3. Si se produce una sobrecarga eléctrica o un cortocircuito
durante el funcionamiento, entonces el dispositivo 1 según la
invención puede interrumpir la alimentación de la tensión para
todos los dispositivos dispuestos en serie con componentes del bus
asociados, separando la entrada de la tensión de alimentación E de
la salida de la tensión de alimentación A a través de la reacción
correspondiente de la instalación 3. La representación momentánea
mostrada en la figura 4 identifica esta situación.
Puesto que a través de la separación de la
entrada de la tensión de alimentación E de la salida de la tensión
de alimentación A están sin tensión todos los otros dispositivos 1'
y 1'' según la invención, se abren a continuación sus instalaciones
3' y 3''. La instalación de conexión 3 está configurada como
conmutador de semiconductores rápido, con lo que la tensión de
alimentación se encuentra en la entrada de la tensión de
alimentación E de la instalación, puesto que la fuente de
alimentación de la tensión de alimentación continúa
funcionando.
Por lo tanto, como ya se ha descrito
anteriormente, se inicia ahora el procedimiento de desconexión en el
dispositivo 1. Puesto que no se puede establecer ningún
cortocircuito en la salida de la tensión de alimentación A, la
instalación 3 conecta la tensión de alimentación a la salida de la
tensión de alimentación A. De acuerdo con ello, esta tensión de
alimentación se encuentra en la entrada de la tensión de
alimentación E' del dispositivo 1', con lo que se inicia el
procedimiento de conexión en el dispositivo 1'. La impresión de la
corriente a través de la instalación 4' en la salida de la tensión
de alimentación A' da como resultado la detección del cortocircuito
en el dispositivo 1'', con lo que permanece abierta la instalación
de conexión 3'. De esta manera se termina el proceso de conexión.
Por lo tanto, en resumen, se reconoce un cortocircuito que aparece
en el funcionamiento y se desconectan en primer lugar los abonados
del bus que están conectados en serie con respecto a la tensión de
alimentación y a continuación de conectan de nuevo de una manera
automática unos detrás de otros, es decir, de forma sucesiva hasta
el lugar del fallo.
Esta conexión sucesiva de los abonados del bus
individuales por medio de los dispositivos según la invención se
lleva a cabo, naturalmente, también durante el "arranque"
habitual de la instalación de control y de transmisión de datos.
En una forma de realización no representada de la
invención, el dispositivo según la invención presenta entradas y
salidas de la tensión de alimentación separadas e independientes
eléctricamente en cada caso tanto para la lógica como también para
la instalación de actuación / sensora. De acuerdo con ello, un
abonado del bus no falla completamente, por ejemplo, cuando ha
fallado la alimentación de la tensión para la instalación de
actuación / sensora, puesto que la lógica del abonado del bus
permanece todavía funcionando.
En otra forma de realización de la invención, el
dispositivo puede ser conectado y controlado adicionalmente por el
control del sistema a través de un interfaz en el bus de
automatización. Por ejemplo, por medio del control se puede activar,
en caso necesario, la instalación de conexión para conectar o
separar la entrada de la tensión de alimentación con la salida de
la tensión de alimentación asociada. El dispositivo según la
invención, que solamente ha sido conectado parcialmente, es decir,
cuya instalación de conexión no ha sido activada para la conexión
de la entrada de la tensión de alimentación con la salida de la
tensión de alimentación asociada, emite a través del bus de
automatización un mensaje de fallo al control. Este mensaje de fallo
comprende en este caso el dato, con el que se puede identificar el
dispositivo afectado.
El dispositivo según la invención se puede
utilizar, en principio, en todas las instalaciones de control y de
transmisión de datos y especialmente también en sistemas con un bus
de automatización en serie como un bus según EN 50254. Si es
necesario, en este caso se asociar un dispositivo según la invención
de la manera descrita a cada uno de los módulos del sistema de bus
de automatización que están dispuestos en serie con respecto a la
tensión de alimentación. Esto se aplica tanto para todo el sistema
como especialmente también para módulos de una sección individual
del bus local o para un empalme del bus del sistema de bus de
automatización. No obstante, también es posible que se asocie
solamente un dispositivo según la invención a varios módulos
dispuestos unos detrás de otros, de manera que todos los módulos
respectivos y dispuestos en serie con respecto a la tensión de
alimentación son conectados y desconectados en común por el
dispositivo individual según la invención.
En una forma de realización no representada, el
dispositivo según la invención está instalado para la detección de
una conexión de toma de tierra. En este caso, se detecta la
corriente diferencial entre positivo y negativo de la línea de
alimentación y como reacción esta corriente diferencial, en el caso
de que se exceda un valor predeterminado, se separa la entrada de la
tensión de alimentación de la salida de la tensión de alimentación,
de manera que se interrumpe la corriente de alimentación para los
componentes que están conectados aguas abajo de la salida de la
tensión de alimentación.
Claims (20)
1. Dispositivo (1, 1', 1'') para módulos (2, 2',
2'') dispuestos en serie con respecto a la tensión de alimentación
de una instalación de control y de transmisión de datos,
especialmente para abonados del bus de un sistema de bus de
automatización con
- -
- al menos una entrada de la tensión de alimentación (E, E', E'') y una salida de la tensión de alimentación (A, A', A'') asociada, caracterizado por
- -
- una instalación (3, 3', 3'') para la conexión de la entrada de la tensión de alimentación con la salida de la tensión de alimentación en caso de reacción a una
- -
- instalación (4, 4', 4'') para la determinación de al menos una variable eléctrica en la salida de la tensión de alimentación.
2. Dispositivo (1, 1', 1'') según la
reivindicación 1, caracterizado porque la instalación (4,
4', 4'') para la determinación de al menos una variable eléctrica
está ajustada para la detección de una carga eléctrica y/o de un
cortocircuito.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el dispositivo (1, 1', 1'') está
configurado para la detección de la corriente de alimentación que
fluye.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó 3,
caracterizado porque la instalación de conexión (3, 3', 3'')
comprende un relé, un interruptor de protección y/o un conmutador
de semiconductores.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el dispositivo (1, 1', 1'')
presenta una instalación de conexión para la conexión al bus de
automatización.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el dispositivo (1, 1', 1'') está
configurado de manera que se pueden fijar sus parámetros
manualmente y/o a través del bus de automatización y presenta al
menos una instalación de memoria para la memorización de los
parámetros.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque el dispositivo presenta,
respectivamente, para la lógica como también para la instalación de
actuación / sensora del módulo asociado entradas y salidas de la
tensión de alimentación separadas e independientes
eléctricamente.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque el dispositivo (1, 1', 1'')
propiamente dicho comprende el módulo (2, 2', 2'') asociado al
mismo de una instalación de control y de transmisión de datos,
especialmente un abonado del bus de un sistema de bus de
automatización.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el módulo (2, 2', 2'') está conectado,
con respecto a su tensión de alimentación, aguas abajo de la
instalación (3, 3', 3'') para la conexión de la entrada de la
tensión de alimentación con la salida de la tensión de
alimentación.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizado porque el dispositivo está ajustado
para la detección de una conexión de toma de tierra.
11. Instalación de control y de transmisión de
datos, especialmente un sistema con un bus de automatización en
serie, que comprende al menos un dispositivo (1, 1', 1'') según una
de las reivindicaciones 1 a 9 con al menos un módulo (2, 2', 2'')
asociado, donde el módulo está dispuesto eléctricamente en serie,
con respecto a su tensión de alimentación, con al menos otro módulo
y el dispositivo está conectado aguas arriba del otro módulo.
12. Instalación de control y de transmisión de
datos según la reivindicación 11, caracterizada porque el bus
de automatización es un bus según EN 50254 y al menos al primer
módulo (2) de los módulos (2, 2', 2'') dispuestos en serie con
respecto a la tensión de alimentación está asociado, en una sección
del bus local o en un empalme del bus, un dispositivo según una de
las reivindicaciones 1 a 10.
13. Procedimiento para la conexión y
funcionamiento de un dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado por las etapas
- -
- a) aplicación de una tensión de alimentación en la entrada de la tensión de alimentación del dispositivo (1, 1', 1''),
- -
- b) detección de una carga eléctrica y/o de un cortocircuito en la salida de la tensión de alimentación (A, A', A''),
- -
- c) activación de la instalación (3, 3', 3'') para la conexión de la entrada de la tensión de alimentación (E, E', E'') con la salida de la tensión de alimentación (A, A', A'') asociada como reacción a la carga eléctrica detectada y/o a un cortocircuito.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la etapa c) del procedimiento comprende
las etapas:
- -
- c1) comparación de la carga detectada con un valor predeterminado, y
- -
- c2) conexión de la entrada de la tensión de alimentación (E, E', E'') con la salida de la tensión de alimentación (A, A', A'') asociada, cuando la carga detectada no excede el valor predeterminado.
15. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la etapa c) del procedimiento comprende
la etapa:
- -
- conexión de la entrada de la tensión de alimentación (E, E', E'') con la salida de la tensión de alimentación (A, A', A'') asociada cuando no se ha detectado ningún cortocircuito.
16. Procedimiento para la conexión y
funcionamiento de un dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 10 de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15 del
procedimiento, que comprende las etapas adicionales:
- -
- detección de la corriente de alimentación que fluye y
- -
- separación de la conexión de la entrada de la tensión de alimentación (E, E', E'') con la salida de la tensión de alimentación (A, A', A'') cuando la corriente de alimentación detectada excede un valor predeterminado.
17. Procedimiento para la conexión y
funcionamiento de dispositivos conectados en serie en una
instalación de control y de transmisión de datos de acuerdo con una
de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque los
dispositivos (1, 1', 1'') se conectan, comenzando con el primer
dispositivo (1), de forma sucesiva, respectivamente, de acuerdo con
una de las reivindicaciones 13 a 15 del procedimiento.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque la conexión se realiza de forma
automática o se controla a través del bus de automatización.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque un
dispositivo (1, 1', 1'') conectado sólo parcialmente emite un
mensaje de fallo para la indicación de un cortocircuito o de una
sobrecarga en su salida de alimentación de la tensión, siendo
emitido el mensaje de fallo a una instalación de representación y/o
a través del bus de automatización para el control del sistema de
bus de automatización.
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque el mensaje de fallo emitido a través
del bus de automatización comprende al menos un dato para la
identificación del dispositivo (1, 1', 1'') conectado sólo
parcialmente.
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